CN102403534A

CN102403534A - 一种高温锂离子电池电解液及制备方法

Info

Publication number: CN102403534A
Application number: CN2011103933914A
Authority: CN
Inventors: 郭营军; 张和平; 路伯倩; 张瑞东; 杨凤娟
Original assignee: XIANGHE KUNLUN CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Current assignee: XIANGHE KUNLUN CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明涉及一种高温锂离子电池电解液及制备方法，其特征在于它由电解质、有机溶剂和添加剂组成，在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将70%~88%重量的有机溶剂进行精制提纯，加入7.5%~22.5%的电解质，搅拌均匀，再加入4%~10%重量的添加剂，搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液，该电解液具有优异的高温性能、良好的循环性能，60℃7天存储，不胀气，容量保持率≥90%，在85℃的环境中存储4h，厚度变化≤5%，容量保持率≥85%，300周循环容量保持率≥85%的优点及效果。

Description

一种高温锂离子电池电解液及制备方法

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的电解液，特别是一种高温锂离子电池的电解液，属电池材料领域。

本发明还涉及该电解液的制备方法。

背景技术

锂离子电池的自从商业化应用后，其以电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、可快速充放电的优点而迅速发展，目前，锂离子电池已经广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机电子产品，还作为动力型电池应用于电动工具、电动自行车和电动汽车上，为了使锂离子电池更好的应用于生活生产中，人们对锂离子电池的基础研究和应用研究越来越关注。

锂离子电池电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的各种性能有着重要的影响，目前，以锰酸锂为正极材料的锂离子电池是动力型锂离子电池的一个重要方向，而锰酸锂在高温时存在容量衰减较快，易胀气的缺点。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述已有技术存在的缺点与不足而提供了一种高温锂离子电池的电解液，能有效提高锂离子电池的高温性能和良好的循环性能，从而为锂离子电池的使用提供质量保证。

本发明还提供该电解液的制备方法。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

一种高温锂离子电池电解液，它由下述重量百分比的原料组成：

电解质7.5％～22.5％、有机溶剂70％～88％和添加剂4％～10％，

所述电解质为六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或两种或三种的组合；

所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与γ-丁内酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或两种或两种以上的组合，各种溶剂的重量百分比为：碳酸乙烯酯为20％～50％，γ-丁内酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或两种或两种以上组合为50～80％；

所述添加剂由四氟硼酸锂、磷酸三甲基硅和碳酸亚乙烯酯组成，其重量百分比为：四氟磷酸锂15％～25％、磷酸三甲基硅10％～20％和碳酸亚乙烯酯60％～75％。

所述的高温锂离子电池电解液的制备方法，它按下述步骤进行：

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将70％～88％重量(下同)的有机溶剂进行精制提纯，加入7.5％～22.5％的电解质，搅拌均匀，再加入4％～10％重量的添加剂，搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

本发明选用的电解质为六氟磷酸锂、分子式LiPF₆，双乙二酸硼酸锂，分子式LiBOB或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂，分子式LiN(CF₃SO₂)₂。

本发明选用的碳酸乙烯酯，英文缩写EC、γ-丁内酯，英文缩写GBL、碳酸丙烯酯，英文缩写PC、碳酸甲乙酯，英文缩写EMC、碳酸二乙酯，英文缩写DEC，为高沸点的有机溶剂，可提高锂离子电池电解液的整体沸点，从而改善锂离子电池电解液在高温环境下的稳定性，提高了锂离子电池的高温性能。

本发明选择的添加剂为四氟硼酸锂，英文缩写LiBF4，磷酸三甲基硅，英文缩写为TMSP、碳酸亚乙烯酯，英文缩写为VC，添加剂碳酸亚乙烯酯能辅助SEI膜的形成，加入磷酸三甲基硅和四氟硼酸锂能在高温环境中减缓SEI膜的降解和辅助SEI膜的再次生成，从而提高锂离子电池电解液在高温环境下的稳定性，提高了锂离子电池的高温性能。

将本发明电解液注入以锰酸锂为正极，人造石墨为负极，标称容量600mAh的铝壳电池中进行性能测试，主要检测其循环性能和高温性能。检测结果显示按本专利要求所述配制的电解液在电池中具有优异的高温性能、良好的循环性能。60℃7天存储，不胀气，容量保持率≥90％，在85℃的环境中存储4h，厚度变化≤5％，容量保持率≥85％，300周循环容量保持率≥85％。

由于采取上述技术方案使本发明的非水电解液具有可使电池具有优异的高温性能、良好的循环性能，60℃7天存储，不胀气，容量保持率≥90％，在85℃的环境中存储4h，厚度变化≤5％，容量保持率≥85％，300周循环容量保持率≥85％的优点及效果。

具体实施方式

实施例1

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将20g碳酸乙烯酯、80g碳酸甲乙酯进行精制提纯混合溶剂，取上述混合溶剂80g，加入16g六氟磷酸锂，搅拌均匀，再将15g四氟硼酸锂、10g磷酸三甲基硅和75g碳酸亚乙烯酯混合后取4g加入后搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

实施例2

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将25g碳酸乙烯酯、25g碳酸甲乙酯、25g碳酸二乙酯和25g碳酸丙烯酯进行精制提纯混合溶剂，取上述混合溶剂88g，加入4.5g六氟磷酸锂和3g双乙二酸硼酸锂，搅拌均匀，再将20g四氟硼酸锂、10g磷酸三甲基硅和70g碳酸亚乙烯酯混合后取4.5g加入后搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

实施例3

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将40g碳酸乙烯酯、60g碳酸二乙酯进行精制提纯混合溶剂，取上述混合溶剂71.5g，加入20g六氟磷酸锂和2.5g二(三氟甲基磺酰)亚胺锂锂搅拌均匀，再将20g四氟硼酸锂、20g磷酸三甲基硅和60g碳酸亚乙烯酯混合后取6g加入后搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

实施例4

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将40g碳酸乙烯酯、30g碳酸甲乙酯、30g碳酸丙烯酯进行精制提纯混合溶剂，取上述混合溶剂70g，加入15g六氟磷酸锂、2.5g二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和2.5g双乙二酸硼酸锂，搅拌均匀，再将25g四氟硼酸锂、15g磷酸三甲基硅和60g碳酸亚乙烯酯混合后取10g加入后搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

实施例5

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将50g碳酸乙烯酯、30g碳酸甲乙酯和20g γ-丁内酯进行精制提纯混合溶剂，取上述混合溶剂80g，加入9g六氟磷酸锂、2g二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和2g双乙二酸硼酸锂搅拌均匀，再将15g四氟硼酸锂、20g磷酸三甲基硅和65g碳酸亚乙烯酯混合后取7g加入后搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。

检测结果见表1

表1检测结果

结果表明本发明的电解液具有良好的高温性能，60℃7天存储存不胀气、60℃7天存储后容量保持≥90％％、85℃4h存储容量保持率≥85％、85℃4h存储厚度变化≤5％、300周循环容量保持率≥85％。

Claims

1.一种高温锂离子电池电解液，其特征在于：它由下述重量百分比的原料组成的：

电解质7.5%~22.5%、有机溶剂70%~88%和添加剂4%~10%，

所述电解质为六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂或二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或两种或三种的组合，

所述有机溶剂为碳酸乙烯酯与γ-丁内酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或两种或两种以上的组合，各种溶剂的重量百分比为：碳酸乙烯酯为20%~50%，γ-丁内酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸丙烯酯中的一种或两种或两种以上组合为50~80%，

所述添加剂由四氟硼酸锂、磷酸三甲基硅和碳酸亚乙烯酯组成，其重量百分比为：四氟磷酸锂15%~25%、磷酸三甲基硅10%~20%和碳酸亚乙烯酯60%~75%。

2.根据权利要求1所述的高温锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于它按下述步骤进行：

在水分≤10ppm的封闭环境条件下，将70%~88%重量（下同）的有机溶剂进行精制提纯，加入7.5%~22.5%的电解质，搅拌均匀，再加入4%~10%重量的添加剂，搅拌30分钟得到高温锂离子电池电解液。